基于移動(dòng)終端設(shè)備iPad的高中物理教學(xué)

摘 要：本文利用移動(dòng)終端iPad進(jìn)行物理教學(xué)實(shí)踐，以《能量守恒定律與能源》一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)要地說(shuō)明了利用iPad進(jìn)行物理教學(xué)的利弊。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)終端；iPad；能量守恒定律與能源；高中物理

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）12（S）-0060-6

移動(dòng)終端，也叫移動(dòng)通信終端，是指可以在移動(dòng)中使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備，廣義包括手機(jī)、筆記本、平板電腦、POS機(jī)等。但是，大部分情況下是指具有多種應(yīng)用功能的智能手機(jī)以及平板電腦，它們具有強(qiáng)大的處理能力，可以查資料、拍照、播放視頻（音頻）等等。由于移動(dòng)終端具有強(qiáng)大的處理功能，我們可以利用移動(dòng)終端（以iPad為例），實(shí)現(xiàn)高效的物理教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。本文以《能量守恒定律與能源》的教學(xué)為例，具體談?wù)劵谝苿?dòng)終端的高中物理教學(xué)。

復(fù)習(xí)引入：

師：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過好幾種形式的能量了，有重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能等，那么，到底如何定義能量呢？

學(xué)生思考、討論，很難給出具體的定義。

師：能量是一個(gè)很抽象的概念。費(fèi)曼在定義能量的時(shí)候，與房間里面的28個(gè)積木進(jìn)行類比，這些積木可以在房間的任意位置，但總數(shù)是一定的。這些積木相當(dāng)于能量的總數(shù)。后人在總結(jié)前人結(jié)論的基礎(chǔ)上，認(rèn)為一個(gè)物體可以對(duì)外做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量。

師：對(duì)應(yīng)于不同的運(yùn)動(dòng)形式，能量的形式也是多種多樣的，機(jī)械能對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能對(duì)應(yīng)大量微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，……

我們知道能量的形式有：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、光能、太陽(yáng)能、化學(xué)能、原子能等。這些能量之間有聯(lián)系嗎？有什么聯(lián)系呢？通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們來(lái)一起尋找答案。

1.能量的轉(zhuǎn)化

師：如圖1、圖2，塔式太陽(yáng)能熱電站，電站有一個(gè)高塔，塔頂上裝有鍋爐，塔的周圍裝有平面反射鏡，它把陽(yáng)光反射后集中在鍋爐上，把鍋爐內(nèi)的工作物質(zhì)水加熱成高溫、高壓蒸汽。高溫、高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機(jī)。這個(gè)過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？

圖1 塔式太陽(yáng)能熱電站

圖2 塔式太陽(yáng)能熱電站細(xì)節(jié)

學(xué)生活動(dòng)：太陽(yáng)能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能。

師：如圖3，這是生活中常見的樹，生物中學(xué)過植物可以進(jìn)行光合作用，那么，在光合作用中，能量是如何轉(zhuǎn)化的呢？

圖3 樹

學(xué)生活動(dòng)：光能→化學(xué)能。

師：如圖4，化學(xué)中的小制作——水果電池，能量又是如何轉(zhuǎn)化的呢？

圖4 水果電池

學(xué)生活動(dòng)：化學(xué)能→電能。

設(shè)計(jì)意圖：通過生活中多學(xué)科的例子，使學(xué)生感受能量之間的轉(zhuǎn)化。

思考：通過上面的3個(gè)例子，這些能量之間有什么樣的聯(lián)系呢？

學(xué)生活動(dòng)：不同形式的能在一定的條件下可相互轉(zhuǎn)化。

2.永動(dòng)機(jī)

師：能量之間有上述的聯(lián)系，有人想，是否存在這樣一種機(jī)器，它不消耗任何燃料或動(dòng)力，卻可以不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，源源不斷的對(duì)外做功呢？

這種機(jī)器被稱為永動(dòng)機(jī)。我們把不需要任何能量就可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器，稱為第一類永動(dòng)機(jī)。

查閱資料?；卮鹨韵聠栴}：

①永動(dòng)機(jī)思想的起源？

②你知道哪些永動(dòng)機(jī)？并作簡(jiǎn)單介紹。

③永動(dòng)機(jī)可以制成嗎？如果能，你有什么好的建議？

師：在查閱資料前，我先和大家分享一種永動(dòng)機(jī)。如圖5，方案的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，右邊的球比左邊的球離軸遠(yuǎn)些，因此，右邊球的力與力臂的乘積大，有使裝置繞軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。左邊球的力與力臂的乘積小，有使裝置繞軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。右邊球的力與力臂的乘積大，這樣輪子就會(huì)永無(wú)休止地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)下去。如在右側(cè)連有機(jī)器，將一直帶動(dòng)機(jī)器，對(duì)外做功。

圖5 永動(dòng)機(jī)

分析：雖然右邊每個(gè)球產(chǎn)生的力與力臂的乘積大，但是球的個(gè)數(shù)少，左邊每個(gè)球產(chǎn)生的力與力臂的乘積小，但是球的個(gè)數(shù)多。于是，輪子不會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去而對(duì)外做功，只會(huì)擺動(dòng)幾下便停下來(lái)。因此，這個(gè)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。

學(xué)生通過iPad進(jìn)行查閱資料。教師通過教學(xué)軟件提問，分享學(xué)生查閱的資料（學(xué)生的資料以截屏成圖片的形式投影）。

生1：

永動(dòng)機(jī)思想的起源：據(jù)說(shuō)很久很久以前，在印度有一個(gè)被地主壓迫的可憐人，他每天被迫干好多活。終于有一天，這個(gè)可憐的年輕人厭倦了這種生活，他就想，有沒有一種機(jī)器可以代替我干活呢？ 它只干活不休息，也不需要什么能量，要是有的話就太好了。據(jù)說(shuō)這個(gè)就是最早關(guān)于永動(dòng)機(jī)的想法。這個(gè)思想的火花在1200年前從印度出發(fā)，傳到了伊斯蘭教世界，并傳到了西方。

生2：

磁力永動(dòng)機(jī)：大約在1570年，意大利有一位教授叫泰斯尼爾斯，提出用磁石的吸力可以實(shí)現(xiàn)永動(dòng)。他的設(shè)計(jì)如圖6所示，A是一個(gè)磁石，鐵球C受磁石吸引可沿斜面滾上去，滾到上端的E處，從小洞B落下，經(jīng)曲面BFG返回，復(fù)又被磁石吸引，鐵球就可以沿螺旋途徑連續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。

圖6 磁力永動(dòng)機(jī)

分析：我覺得不行，如果磁鐵的磁力可以把鐵球吸上去，鐵球就不會(huì)掉下來(lái)。如果鐵球可以掉下來(lái)，那么磁鐵的磁力就不能強(qiáng)到把它吸上去。

生3：如圖7，設(shè)計(jì)者認(rèn)為依靠磁鐵對(duì)鐵的吸引，可以使車不斷向前前進(jìn)。

圖7 不斷前進(jìn)的車

分析：我認(rèn)為不可以，以汽車和磁鐵構(gòu)成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，磁鐵與鐵之間的力是內(nèi)力，不予考慮，合外力為0，無(wú)法前進(jìn)。因此，這不是一個(gè)永動(dòng)機(jī)。

師：如果單獨(dú)以車和磁鐵為研究對(duì)象呢？車真的沒有動(dòng)嗎？

生3：?jiǎn)为?dú)以車或磁鐵為研究對(duì)象，它們的合外力都不為0，相向運(yùn)動(dòng)，他們最終吸在一起不動(dòng)。

生4：如圖8所示的飲水鳥，原理如圖。

圖8 飲水鳥

分析：我覺得不可行，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的飲水后，頭部和尾部的溫度差和氣壓差將消失，將沒有辦法一直飲水下去。

生5：我查到了軟臂永動(dòng)機(jī)（圖9）和滾珠永動(dòng)機(jī)（圖10）。原理與前面您舉的例子類似，一樣是不能制成的。

圖9 軟臂永動(dòng)機(jī) 圖10 滾球永動(dòng)機(jī)

學(xué)生還分享了斯特爾永動(dòng)機(jī)（圖11）、水塔永動(dòng)機(jī)（圖12）、毛細(xì)管永動(dòng)機(jī)（圖13）等。

圖11 斯特爾永動(dòng)機(jī) 圖12 水塔永動(dòng)機(jī) 圖13 毛細(xì)管永動(dòng)機(jī)

師：上世紀(jì)20年代德國(guó)的一張明信片，拿愛因斯坦開玩笑（如圖14），想想看這個(gè)永動(dòng)機(jī)行不行？

圖14 明信片

生：不行，與前面磁鐵吸卡車的一樣。

師：人們提出過利用輪子的慣性、細(xì)管子的毛細(xì)作用、電磁力、流水等獲得有效動(dòng)力的種種永動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，但都無(wú)一例外地失敗了。1775年，法國(guó)科學(xué)院宣布“本科學(xué)院以后不再審查有關(guān)永動(dòng)機(jī)的一切設(shè)計(jì)?！庇绖?dòng)機(jī)夢(mèng)想的失敗給了我們什么樣的啟示？難道僅僅是失敗的體驗(yàn)嗎？

師生討論：永動(dòng)機(jī)不可能制成，是不是說(shuō)明自然界存在著一條法則，它使我們不可能無(wú)中生有地獲得能量？也就是說(shuō)自然界各種能量之間存在著一定的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

3.科學(xué)家們對(duì)能量之間聯(lián)系的研究

思考與討論：查閱資料，哪幾位科學(xué)家對(duì)能量守恒定律的建立的貢獻(xiàn)最大，他們分別做出了怎樣的貢獻(xiàn)？

生6：邁爾（如圖15），德國(guó)物理學(xué)家、醫(yī)生。1840～1841年，邁爾在一艘海輪上當(dāng)了幾個(gè)月的隨船醫(yī)生。這段旅程成為了他在物理學(xué)上作出成就、從醫(yī)學(xué)的途徑得出能量守恒的結(jié)論的起點(diǎn)。1840年2月22日，邁爾跟著船隊(duì)來(lái)到印度尼西亞，當(dāng)時(shí)很多船員患了肺炎，在醫(yī)治中邁爾發(fā)現(xiàn)他們的靜脈血不像生活在溫帶國(guó)家中的人的靜脈血那樣顏色暗淡，而是像動(dòng)脈血那樣新鮮。這一現(xiàn)象引起了邁爾的深思。邁爾認(rèn)為人的血液之所以是紅的是因?yàn)槔锩婧醒?，而食物中含有化學(xué)能，被氧化時(shí)像機(jī)械能一樣可以轉(zhuǎn)化為熱，維持人的體溫。在熱帶高溫情況下，人要維持體溫，機(jī)體只需要吸收較少的熱量，所以機(jī)體中食物的燃燒過程減弱了，因此，靜脈血中留下了較多的氧。邁爾認(rèn)為， 熱能、化學(xué)能、機(jī)械能都是等價(jià)的，而且是可以相互轉(zhuǎn)化的。1842年邁爾從“無(wú)不生有，有不變無(wú)”和“原因等于結(jié)果”的觀念出發(fā)，表述了物理、化學(xué)過程中各種力（能）的轉(zhuǎn)化和守恒的思想。邁爾是歷史上第一個(gè)提出能量守恒定律的人。

生7：焦耳（如圖16），英國(guó)物理學(xué)家。1840年，他發(fā)現(xiàn)將通電的金屬絲放入水中，水會(huì)發(fā)熱，通過精密的測(cè)試，焦耳發(fā)現(xiàn)了電熱之間的關(guān)系——焦耳定律（如圖17）。焦耳從1840～1878年近40年的時(shí)間里，研究了電流的熱效應(yīng)，研究了空氣壓縮時(shí)溫度的升高，以及化學(xué)、機(jī)械作用之間的聯(lián)系，他做了400多次實(shí)驗(yàn)，為能量守恒定律的確立奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

圖16 焦耳 圖17 焦耳實(shí)驗(yàn)

生8：亥姆霍茲（如圖18），德國(guó)物理學(xué)家和生理學(xué)家。1847年他在新成立的德國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)表了著名的“關(guān)于能量的守恒”的講演，第一次用數(shù)學(xué)方式系統(tǒng)地闡述了能量守恒原理 。

師：永動(dòng)機(jī)的不可能性和發(fā)現(xiàn)各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化是導(dǎo)致能量守恒定律最終確立的重要事實(shí)。19世紀(jì)40年代前后，科學(xué)界形成了用聯(lián)系的觀點(diǎn)觀察自然的氛圍，把分立的環(huán)節(jié)連成一線的時(shí)刻已經(jīng)到來(lái)，也就是到了建立能量守恒定律的時(shí)刻了。不同國(guó)家，不同領(lǐng)域的十幾位科學(xué)家以不同的形式各自獨(dú)立的提出了能量守恒定律。

4.能量守恒定律

①內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。

②定律的表達(dá)式：E初=E終；△E增=△E減。

師：能量守恒定律有什么意義呢？

生：能量守恒定律被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)的三個(gè)最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一（生物進(jìn)化論、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)）。

師：能量守恒定律是在無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，是自然科學(xué)的普遍規(guī)律之一，體現(xiàn)了自然界的和諧美。前面學(xué)習(xí)的機(jī)械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。

師：有人曾經(jīng)懷疑某種過程中“能量不守恒”，這種懷疑是否有價(jià)值？

師生活動(dòng)：20世紀(jì)30年代，在某些原子核反應(yīng)中能量似乎不守恒，有人提出能量守恒并不是普遍規(guī)律的觀點(diǎn)。1930年，奧地利物理學(xué)家泡利（1900～1958）猜想、觀察到能量“不守恒”，提出可能存在著一種極其微小的未知粒子，它帶走了一小部分能量。意大利物理學(xué)家費(fèi)米（1901～1954）把這種未知的粒子叫做中微子。1956年，人們才在實(shí)驗(yàn)室找到了中微子。因此，可以說(shuō)是能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律直接導(dǎo)致了中微子的發(fā)現(xiàn)（圖19、20為泡利和費(fèi)米照片）。

圖19 泡利 圖20 費(fèi)米

思考：在夏季的時(shí)候，假如打開冰箱門來(lái)使房間溫度降低，是否可行？為什么？

生9：不可行。冰箱工作時(shí)要消耗電能，而這些電能最終轉(zhuǎn)化為房間的內(nèi)能，所以，房間的溫度不降反升。

5.能源與能量耗散

我們把凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源。能源是人類社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類利用能源大致經(jīng)歷了哪幾個(gè)過程？

生：柴薪時(shí)期，出現(xiàn)年代：五六十萬(wàn)年前。火的使用是能源利用上的第一個(gè)里程碑，使人類脫離了茹毛飲血的時(shí)代（如圖21）。

圖21 柴薪時(shí)期

煤炭時(shí)期，出現(xiàn)年代：2000年前。蒸汽機(jī)的廣泛使用，帶動(dòng)了工業(yè)革命和資本主義社會(huì)的成長(zhǎng)（如圖22）。

石油時(shí)期，出現(xiàn)年代：19世紀(jì)80年代。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展推動(dòng)了19世紀(jì)末到20世紀(jì)初開始的機(jī)械化和電氣化進(jìn)程（如圖23）。

圖22 煤炭時(shí)期 圖23 石油時(shí)期

師：人們?cè)诶媚茉吹倪^程中，對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生了影響，甚至有一些是消極的影響，談?wù)勀銓?duì)這個(gè)問題的看法？

生：溫室效應(yīng)、空氣污染、霧霾、酸雨等（見圖24—28）。

圖24 溫室效應(yīng) 圖25 酸雨 圖26 北極照片

圖27 汽車的尾氣 圖28 大氣污染

師：人們?cè)诶媚芰康臅r(shí)候還發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題。如圖29所示，冰可以自發(fā)的從手吸收熱量而融化。而手卻不能自發(fā)的從冰吸收熱量來(lái)取暖。如果我一定要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，可以利用機(jī)器，例如，空調(diào)可以從低溫物體吸收熱量，但卻會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。例如，汽車剎車后，機(jī)械能可以100%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（如圖30），但汽車可以把剛剛的內(nèi)能全部收集起來(lái)，重新啟動(dòng)碼？

圖29 冰融化 圖30 汽車剎車

師生討論：不能。以上的例子說(shuō)明，宏觀過程中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移具有方向性。

我們把機(jī)械效率100%的機(jī)器，稱為第二類永動(dòng)機(jī)。由于能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，因此第二類永動(dòng)機(jī)也是不可能制成的。

師：平時(shí)用煤氣加熱食物的時(shí)候，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成食物的內(nèi)能，而這些能量最終轉(zhuǎn)化為周圍空氣的內(nèi)能（如圖31）。如圖32是一座房屋的紅外線照片。紅外照片是不能分辨顏色的，右圖中的顏色是為區(qū)分不同的溫度而在照片處理時(shí)加上的?？梢钥闯?，由于取暖和使用電器，室內(nèi)溫度比室外高。熱量散失到室外后，不能回收重新利用。我們無(wú)法把這些周圍環(huán)境的內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量耗散。

圖31 加熱食物 圖32 紅外照片

師：能量危機(jī)與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？

生：不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少。但是，可利用的品質(zhì)上卻降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?。為此，我們要?jié)約能源。

師：這說(shuō)明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出了自然界中宏觀過程的方向性。

6.小練習(xí)

師：我們利用能量守恒定律來(lái)解決下面的問題。用iPad的APP派發(fā)給每個(gè)學(xué)生練習(xí)（共2題）以例1為例。

例1 如圖33，一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖33所示?，F(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)。在此過程中，繩的重心位置（ A ）。

A. 逐漸升高 B. 逐漸降低

C. 先降低后升高 D. 始終不變

圖33 例1圖

提交后自動(dòng)統(tǒng)計(jì)答題情況（如圖34），可以看見哪名同學(xué)上交，哪名同學(xué)沒有上交，且可立刻自動(dòng)批改。通過教學(xué)軟件的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，可以看到：全班共40人，1人請(qǐng)假。如圖35，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以立刻看出學(xué)生的答題反饋情況：21人選擇A、12人選擇B、3人選擇C、3人選擇D、1人未答題。其中，綠色的為作出正確答案的人數(shù)（21人正確），同時(shí)標(biāo)注的是正確的選項(xiàng)A。輕觸綠色區(qū)域，可以看到詳細(xì)的看到選擇A選項(xiàng)的學(xué)生名單。紅色的為錯(cuò)誤選項(xiàng)，同時(shí)也可以詳細(xì)的看到每位同學(xué)的答題選擇（如圖36，為選擇B選項(xiàng)的學(xué)生名單）。數(shù)據(jù)分析非常迅速、到位。

總結(jié)：這節(jié)課你學(xué)到了哪些知識(shí)和方法？

學(xué)生總結(jié)。

教學(xué)反思：

利用移動(dòng)終端進(jìn)行物理教學(xué)，方便、快捷、信息量大是它的特點(diǎn)，可以把教材、教學(xué)資源、輔導(dǎo)資料等大量的紙版書都集于一體，減少了學(xué)生書包的重量。教師可以通過教學(xué)APP派發(fā)課堂作業(yè)、課后作業(yè)，形式可以是單選、多選、填空、簡(jiǎn)答、計(jì)算等，學(xué)生在移動(dòng)終端上直接作答。選擇題自動(dòng)批改、統(tǒng)計(jì)，非常方便。但計(jì)算、簡(jiǎn)答等需要教師手動(dòng)批改。學(xué)生可以在做錯(cuò)的題目上直接記筆記、訂正，并且可以收集到錯(cuò)題集，以備復(fù)習(xí)參考，iPad給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大的方便。但物理作為自然學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)有著非常重要的地位，很多物理規(guī)律的得出，都離不開物理實(shí)驗(yàn)。在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)分為演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等等，移動(dòng)終端雖然方便，但沒有辦法代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。所以，必須與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相輔相成，不能用移動(dòng)終端的視頻播放代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

綜合分析移動(dòng)終端學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和物理學(xué)科的特點(diǎn)，移動(dòng)終端學(xué)習(xí)在物理學(xué)史教學(xué)、物理習(xí)題講評(píng)和STS知識(shí)介紹這類課的教學(xué)中，效果會(huì)更好一些。其便于學(xué)生課內(nèi)、課外查閱資料，可以將學(xué)生的視野不僅僅局限于課堂內(nèi)教師的講授。另外，學(xué)生可以分享他們查閱的資料，加深學(xué)生自己對(duì)知識(shí)的理解。在習(xí)題講評(píng)課中，可以及時(shí)準(zhǔn)確地反饋學(xué)生的練習(xí)完成情況，精確到每一個(gè)同學(xué)。其還可以從高一跟進(jìn)，一直使用到高三。這樣學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)，只需復(fù)習(xí)自己的錯(cuò)題集即可，大大節(jié)約了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐慧，等.注重學(xué)生體驗(yàn) 促進(jìn)教學(xué)生成——《機(jī)械能守恒定律應(yīng)用》探究性教學(xué)案例[J].物理教學(xué)探討，2012，（8）：36.

[2]徐慧，等.IYPT（國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽）對(duì)高中生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用[J].物理教學(xué)探討，2014，（2）：43.

（欄目編輯 鄧 磊）

圖22 煤炭時(shí)期 圖23 石油時(shí)期

師：人們?cè)诶媚茉吹倪^程中，對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生了影響，甚至有一些是消極的影響，談?wù)勀銓?duì)這個(gè)問題的看法？

生：溫室效應(yīng)、空氣污染、霧霾、酸雨等（見圖24—28）。

圖24 溫室效應(yīng) 圖25 酸雨 圖26 北極照片

圖27 汽車的尾氣 圖28 大氣污染

師：人們?cè)诶媚芰康臅r(shí)候還發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題。如圖29所示，冰可以自發(fā)的從手吸收熱量而融化。而手卻不能自發(fā)的從冰吸收熱量來(lái)取暖。如果我一定要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，可以利用機(jī)器，例如，空調(diào)可以從低溫物體吸收熱量，但卻會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。例如，汽車剎車后，機(jī)械能可以100%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（如圖30），但汽車可以把剛剛的內(nèi)能全部收集起來(lái)，重新啟動(dòng)碼？

圖29 冰融化 圖30 汽車剎車

師生討論：不能。以上的例子說(shuō)明，宏觀過程中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移具有方向性。

我們把機(jī)械效率100%的機(jī)器，稱為第二類永動(dòng)機(jī)。由于能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，因此第二類永動(dòng)機(jī)也是不可能制成的。

師：平時(shí)用煤氣加熱食物的時(shí)候，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成食物的內(nèi)能，而這些能量最終轉(zhuǎn)化為周圍空氣的內(nèi)能（如圖31）。如圖32是一座房屋的紅外線照片。紅外照片是不能分辨顏色的，右圖中的顏色是為區(qū)分不同的溫度而在照片處理時(shí)加上的?？梢钥闯觯捎谌∨褪褂秒娖?，室內(nèi)溫度比室外高。熱量散失到室外后，不能回收重新利用。我們無(wú)法把這些周圍環(huán)境的內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量耗散。

圖31 加熱食物 圖32 紅外照片

師：能量危機(jī)與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？

生：不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少。但是，可利用的品質(zhì)上卻降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?。為此，我們要?jié)約能源。

師：這說(shuō)明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出了自然界中宏觀過程的方向性。

6.小練習(xí)

師：我們利用能量守恒定律來(lái)解決下面的問題。用iPad的APP派發(fā)給每個(gè)學(xué)生練習(xí)（共2題）以例1為例。

例1 如圖33，一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖33所示?，F(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)。在此過程中，繩的重心位置（ A ）。

A. 逐漸升高 B. 逐漸降低

C. 先降低后升高 D. 始終不變

圖33 例1圖

提交后自動(dòng)統(tǒng)計(jì)答題情況（如圖34），可以看見哪名同學(xué)上交，哪名同學(xué)沒有上交，且可立刻自動(dòng)批改。通過教學(xué)軟件的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，可以看到：全班共40人，1人請(qǐng)假。如圖35，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以立刻看出學(xué)生的答題反饋情況：21人選擇A、12人選擇B、3人選擇C、3人選擇D、1人未答題。其中，綠色的為作出正確答案的人數(shù)（21人正確），同時(shí)標(biāo)注的是正確的選項(xiàng)A。輕觸綠色區(qū)域，可以看到詳細(xì)的看到選擇A選項(xiàng)的學(xué)生名單。紅色的為錯(cuò)誤選項(xiàng)，同時(shí)也可以詳細(xì)的看到每位同學(xué)的答題選擇（如圖36，為選擇B選項(xiàng)的學(xué)生名單）。數(shù)據(jù)分析非常迅速、到位。

總結(jié)：這節(jié)課你學(xué)到了哪些知識(shí)和方法？

學(xué)生總結(jié)。

教學(xué)反思：

利用移動(dòng)終端進(jìn)行物理教學(xué)，方便、快捷、信息量大是它的特點(diǎn)，可以把教材、教學(xué)資源、輔導(dǎo)資料等大量的紙版書都集于一體，減少了學(xué)生書包的重量。教師可以通過教學(xué)APP派發(fā)課堂作業(yè)、課后作業(yè)，形式可以是單選、多選、填空、簡(jiǎn)答、計(jì)算等，學(xué)生在移動(dòng)終端上直接作答。選擇題自動(dòng)批改、統(tǒng)計(jì)，非常方便。但計(jì)算、簡(jiǎn)答等需要教師手動(dòng)批改。學(xué)生可以在做錯(cuò)的題目上直接記筆記、訂正，并且可以收集到錯(cuò)題集，以備復(fù)習(xí)參考，iPad給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大的方便。但物理作為自然學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)有著非常重要的地位，很多物理規(guī)律的得出，都離不開物理實(shí)驗(yàn)。在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)分為演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等等，移動(dòng)終端雖然方便，但沒有辦法代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。所以，必須與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相輔相成，不能用移動(dòng)終端的視頻播放代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

綜合分析移動(dòng)終端學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和物理學(xué)科的特點(diǎn)，移動(dòng)終端學(xué)習(xí)在物理學(xué)史教學(xué)、物理習(xí)題講評(píng)和STS知識(shí)介紹這類課的教學(xué)中，效果會(huì)更好一些。其便于學(xué)生課內(nèi)、課外查閱資料，可以將學(xué)生的視野不僅僅局限于課堂內(nèi)教師的講授。另外，學(xué)生可以分享他們查閱的資料，加深學(xué)生自己對(duì)知識(shí)的理解。在習(xí)題講評(píng)課中，可以及時(shí)準(zhǔn)確地反饋學(xué)生的練習(xí)完成情況，精確到每一個(gè)同學(xué)。其還可以從高一跟進(jìn)，一直使用到高三。這樣學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)，只需復(fù)習(xí)自己的錯(cuò)題集即可，大大節(jié)約了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐慧，等.注重學(xué)生體驗(yàn) 促進(jìn)教學(xué)生成——《機(jī)械能守恒定律應(yīng)用》探究性教學(xué)案例[J].物理教學(xué)探討，2012，（8）：36.

[2]徐慧，等.IYPT（國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽）對(duì)高中生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用[J].物理教學(xué)探討，2014，（2）：43.

（欄目編輯 鄧 磊）

圖22 煤炭時(shí)期 圖23 石油時(shí)期

師：人們?cè)诶媚茉吹倪^程中，對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生了影響，甚至有一些是消極的影響，談?wù)勀銓?duì)這個(gè)問題的看法？

生：溫室效應(yīng)、空氣污染、霧霾、酸雨等（見圖24—28）。

圖24 溫室效應(yīng) 圖25 酸雨 圖26 北極照片

圖27 汽車的尾氣 圖28 大氣污染

師：人們?cè)诶媚芰康臅r(shí)候還發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題。如圖29所示，冰可以自發(fā)的從手吸收熱量而融化。而手卻不能自發(fā)的從冰吸收熱量來(lái)取暖。如果我一定要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，可以利用機(jī)器，例如，空調(diào)可以從低溫物體吸收熱量，但卻會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。例如，汽車剎車后，機(jī)械能可以100%轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（如圖30），但汽車可以把剛剛的內(nèi)能全部收集起來(lái)，重新啟動(dòng)碼？

圖29 冰融化 圖30 汽車剎車

師生討論：不能。以上的例子說(shuō)明，宏觀過程中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移具有方向性。

我們把機(jī)械效率100%的機(jī)器，稱為第二類永動(dòng)機(jī)。由于能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，因此第二類永動(dòng)機(jī)也是不可能制成的。

師：平時(shí)用煤氣加熱食物的時(shí)候，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成食物的內(nèi)能，而這些能量最終轉(zhuǎn)化為周圍空氣的內(nèi)能（如圖31）。如圖32是一座房屋的紅外線照片。紅外照片是不能分辨顏色的，右圖中的顏色是為區(qū)分不同的溫度而在照片處理時(shí)加上的?？梢钥闯觯捎谌∨褪褂秒娖?，室內(nèi)溫度比室外高。熱量散失到室外后，不能回收重新利用。我們無(wú)法把這些周圍環(huán)境的內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量耗散。

圖31 加熱食物 圖32 紅外照片

師：能量危機(jī)與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？

生：不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的過程中，即，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少。但是，可利用的品質(zhì)上卻降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?。為此，我們要?jié)約能源。

師：這說(shuō)明能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出了自然界中宏觀過程的方向性。

6.小練習(xí)

師：我們利用能量守恒定律來(lái)解決下面的問題。用iPad的APP派發(fā)給每個(gè)學(xué)生練習(xí)（共2題）以例1為例。

例1 如圖33，一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖33所示?，F(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力，將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn)。在此過程中，繩的重心位置（ A ）。

A. 逐漸升高 B. 逐漸降低

C. 先降低后升高 D. 始終不變

圖33 例1圖

提交后自動(dòng)統(tǒng)計(jì)答題情況（如圖34），可以看見哪名同學(xué)上交，哪名同學(xué)沒有上交，且可立刻自動(dòng)批改。通過教學(xué)軟件的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，可以看到：全班共40人，1人請(qǐng)假。如圖35，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以立刻看出學(xué)生的答題反饋情況：21人選擇A、12人選擇B、3人選擇C、3人選擇D、1人未答題。其中，綠色的為作出正確答案的人數(shù)（21人正確），同時(shí)標(biāo)注的是正確的選項(xiàng)A。輕觸綠色區(qū)域，可以看到詳細(xì)的看到選擇A選項(xiàng)的學(xué)生名單。紅色的為錯(cuò)誤選項(xiàng)，同時(shí)也可以詳細(xì)的看到每位同學(xué)的答題選擇（如圖36，為選擇B選項(xiàng)的學(xué)生名單）。數(shù)據(jù)分析非常迅速、到位。

總結(jié)：這節(jié)課你學(xué)到了哪些知識(shí)和方法？

學(xué)生總結(jié)。

教學(xué)反思：

利用移動(dòng)終端進(jìn)行物理教學(xué)，方便、快捷、信息量大是它的特點(diǎn)，可以把教材、教學(xué)資源、輔導(dǎo)資料等大量的紙版書都集于一體，減少了學(xué)生書包的重量。教師可以通過教學(xué)APP派發(fā)課堂作業(yè)、課后作業(yè)，形式可以是單選、多選、填空、簡(jiǎn)答、計(jì)算等，學(xué)生在移動(dòng)終端上直接作答。選擇題自動(dòng)批改、統(tǒng)計(jì)，非常方便。但計(jì)算、簡(jiǎn)答等需要教師手動(dòng)批改。學(xué)生可以在做錯(cuò)的題目上直接記筆記、訂正，并且可以收集到錯(cuò)題集，以備復(fù)習(xí)參考，iPad給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大的方便。但物理作為自然學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)有著非常重要的地位，很多物理規(guī)律的得出，都離不開物理實(shí)驗(yàn)。在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)分為演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)等等，移動(dòng)終端雖然方便，但沒有辦法代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。所以，必須與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相輔相成，不能用移動(dòng)終端的視頻播放代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

綜合分析移動(dòng)終端學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和物理學(xué)科的特點(diǎn)，移動(dòng)終端學(xué)習(xí)在物理學(xué)史教學(xué)、物理習(xí)題講評(píng)和STS知識(shí)介紹這類課的教學(xué)中，效果會(huì)更好一些。其便于學(xué)生課內(nèi)、課外查閱資料，可以將學(xué)生的視野不僅僅局限于課堂內(nèi)教師的講授。另外，學(xué)生可以分享他們查閱的資料，加深學(xué)生自己對(duì)知識(shí)的理解。在習(xí)題講評(píng)課中，可以及時(shí)準(zhǔn)確地反饋學(xué)生的練習(xí)完成情況，精確到每一個(gè)同學(xué)。其還可以從高一跟進(jìn)，一直使用到高三。這樣學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)，只需復(fù)習(xí)自己的錯(cuò)題集即可，大大節(jié)約了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐慧，等.注重學(xué)生體驗(yàn) 促進(jìn)教學(xué)生成——《機(jī)械能守恒定律應(yīng)用》探究性教學(xué)案例[J].物理教學(xué)探討，2012，（8）：36.

[2]徐慧，等.IYPT（國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽）對(duì)高中生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用[J].物理教學(xué)探討，2014，（2）：43.

（欄目編輯 鄧 磊）